Шарик массой 50 г свободно падает с высоты 20 м без начальной скорости. Чему равна кинетическая энергия и скорость шарика на высоте 5 м? Должно получиться: 7,5 Дж и 17,3 м/c

Дано:

m = 50 грамм = 0,05 килограмм - масса шарика;

H = 20 метров - высота, с которой падает шарик;

g = 10 м/с^2 - ускорение свободного падения;

H1 = 5 метров.

Требуется определить кинетическую энергию E (Джоуль) и скорость шарика v (м/с) на высоте H1.

Так как по условию задачи шарик падает без начальной скорости, то полная механическая энергия равна потенциальной энергии на высоте H:

W = EпотенциальнаяH = m * g * H = 0,05 * 10 * 20 = 10 Джоулей.

На высоте H1 шарик будет обладать потенциальной энергией:

EпотенциальнаяH1 = m * g * H1 = 0,05 * 10 * 5 = 2,5 Джоулей.

Тогда, по закону сохранения энергии, кинетическая энергия на этой высоте будет равна:

E = W - EпотенциальнаяH1 = 10 - 2,5 = 7,5 Джоулей.

Зная кинетическую энергию, найдем скорость:

v = (2 * E / m) ^0,5 = (2 * 7,5 / 0,05) ^0,5 = (15 / 0,05) ^0,5 = 300^0,5 = 17,3 м/с.

Ответ: на высоте 5 метров кинетическая энергия шарика будет равна 7,5 Джоулей, а его скорость - 17,3 м/с.